เหตุใดจึงสำคัญที่ต้องทราบพิมพ์เขียว SARS-CoV-2

ความรู้เกี่ยวกับลักษณะทางพันธุกรรมเป็นสิ่งสำคัญในการค้นหาโคโรนาไวรัสชนิดใหม่ในการทดสอบเพื่อทำความเข้าใจการแพร่กระจายและพัฒนายาและการฉีดวัคซีนป้องกัน

ตัวอย่างผู้ป่วยหลายรายกำลังได้รับการตรวจหา coronavirus ใหม่ในห้องปฏิบัติการของ Bundeswehr Institute for Microbiology

©สถาบันจุลชีววิทยาแห่ง Bundeswehr

เมื่อปลายเดือนมกราคมนักวิทยาศาสตร์จาก Bundeswehr Institute for Microbiology ได้ถอดรหัสจีโนมของไวรัส SARS-CoV-2 เป็นครั้งแรก ก่อนหน้านี้ด้วยความร่วมมือกับ Berlin Charitéและ Munich Clinic Schwabing พวกเขาได้พิสูจน์แล้วในผู้ป่วยรายแรกในเยอรมนีโดยการทดสอบ เราพูดคุยกับนักไวรัสวิทยาดร. Roman Wölfelหัวหน้าสถาบัน Bundeswehr:

ดร. Wölfelทำไมการถอดรหัสจีโนม SARS-Cov-2 จึงสำคัญ?

ในการรักษาและป้องกันโรคใหม่อันดับแรกเราต้องทราบว่าเชื้อโรคแพร่กระจายในร่างกายอย่างไร ในทางกลับกันเราต้องหาวิธีถ่ายทอดจากคนสู่คน สำหรับทั้งสองอย่างเราต้องการข้อมูลจากจีโนมของไวรัสซึ่งเราได้รับจากการเพาะเลี้ยงเซลล์ของก้านคอและจากนั้นตรวจสอบโครงสร้างของมัน

สิ่งที่สามารถสรุปได้จากลักษณะทางพันธุกรรมของไวรัส?

ในกรณีของเราประการแรกไวรัสจากผู้ป่วยโควิด -19 ชาวบาวาเรียรายแรกนั้นเหมือนกับไวรัสจากผู้ป่วยในเมืองอู่ฮั่นของจีน ดังนั้นจึงต้องมาจากที่นั่นโดยตรงไม่มากก็น้อย โดยทั่วไปการติดเชื้อทั้งเครือสามารถตรวจสอบได้ผ่านการเปรียบเทียบทางพันธุกรรมดังกล่าว เนื่องจากเมื่อใดก็ตามที่ไวรัสแพร่กระจายจากคนหนึ่งไปยังอีกคนหนึ่งและแพร่พันธุ์อีกครั้งที่นั่นการเปลี่ยนแปลงอาจเกิดขึ้นในการสร้างพันธุกรรมของมัน จากการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เราสามารถสร้างเส้นทางการเผยแผ่ได้ใหม่

ทำไมการเปลี่ยนแปลงจึงเกิดขึ้น?

เช่นเดียวกับไวรัสใด ๆ SARS-CoV-2 ไม่สามารถเพิ่มจำนวนได้ด้วยตัวเอง เพื่อที่จะสืบพันธุ์ดังนั้นมันจึงแทรกซึมเข้าไปในคอหอยและเข้าไปในเซลล์ปอดในเวลาต่อมา จากนั้นไวรัสจะทำให้เซลล์ที่ติดเชื้อเหล่านี้เข้ารับช่วงการสืบพันธุ์

ในทางตรงกันข้ามกับจีโนมของมนุษย์ซึ่งประกอบด้วยดีเอ็นเอที่มีเกลียวสองเส้นจีโนมของโคโรนาไวรัสประกอบด้วยกลุ่มการสร้างโมเลกุล RNA แบบเกลียวเดี่ยว เพื่อให้สามารถเพิ่มจำนวน RNA นี้ได้ไวรัสจะต้องเปลี่ยนเป็น DNA ในเซลล์ของมนุษย์ก่อน

เกิดข้อผิดพลาดระหว่างการแปลงนี้ คุณสามารถจินตนาการได้ราวกับว่าคุณไม่ได้วางคู่มือการก่อสร้างไว้บนเครื่องถ่ายเอกสาร แต่คัดลอกด้วยมือ: ในกรณีที่มีข้อผิดพลาดร้ายแรงเช่นการละเว้นที่บิดเบือนความหมายข้อความที่คัดลอกจะไม่สามารถเข้าใจได้หรือไวรัสไม่ทำงาน . ข้อผิดพลาดเล็กน้อยซึ่งเทียบได้กับข้อผิดพลาดลูกน้ำมักไม่เป็นปัญหา จากนั้นพวกมันจะถูกบรรจุอยู่ในไวรัสทั้งหมดที่เซลล์นี้สร้างขึ้นเป็นฝูง

แล้ว?

หากไวรัสที่แก้ไขเล็กน้อยเหล่านี้แพร่เชื้อไปสู่คนใหม่ข้อผิดพลาดอาจเกิดขึ้นอีกครั้งเมื่อมันทวีคูณซึ่งนอกเหนือจากไวรัสตัวเก่า ดังนั้นหากเราพบว่าไวรัสสองตัวในผู้ป่วยที่แตกต่างกันทั้งคู่มีการสะกดผิด แต่ในสถานที่ต่างกันเราจะรู้ว่าคนเหล่านี้อาจติดเชื้อในรูปแบบที่แตกต่างกันเนื่องจากไวรัสของพวกเขาได้รับการพัฒนาอย่างอิสระมาระยะหนึ่งแล้ว

ยิ่งเรามีตัวอย่างไวรัสมากเท่าไหร่เราก็จะสามารถสร้างแผนผังครอบครัวของ SARS-CoV-2 ได้ดีขึ้นและสร้างการแพร่กระจายไปทั่วโลกขึ้นใหม่

พีดีดร. Roman Wölfelหัวหน้าสถาบันจุลชีววิทยา Bundeswehr ในมิวนิก

©สถาบันจุลชีววิทยาแห่ง Bundeswehr

ความแตกต่างในการพัฒนาดังกล่าวทำให้สามารถสรุปได้ว่าโรคมีความรุนแรงเพียงใด?

ไม่สิ่งนี้ใช้ได้กับเชื้อโรคอื่น ๆ แต่ด้วยความรู้ปัจจุบันของเราไม่ใช่กับ SARS-CoV-2 ความจริงที่ว่า Covid-19 สามารถมีระดับความรุนแรงที่แตกต่างกันและไม่ใช่ว่าผู้ป่วยทุกรายจะมีอาการเหมือนกันอาจเกิดจากระบบภูมิคุ้มกันและความเจ็บป่วยก่อนหน้านี้ของแต่ละบุคคล เท่าที่เราทราบสิ่งนี้ไม่เกี่ยวข้องกับสายพันธุ์ของไวรัส

พิมพ์เขียวทางพันธุกรรมของไวรัสช่วยให้เข้าใจการแพร่กระจายในร่างกายในระดับใด?

ลักษณะทางพันธุกรรมของไวรัสเป็นพื้นฐานสำหรับสิ่งที่เป็นการทดสอบที่สำคัญที่สุดในปัจจุบันในการตรวจจับไวรัสปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส นอกจากนี้ยังช่วยให้เราสามารถใช้การตรวจสอบทางพันธุกรรมจากตัวอย่างของผู้ป่วยเพื่อระบุว่าเมื่อใดและที่ไหนในร่างกายที่เราตรวจวัดจำนวนไวรัส ในทางกลับกันข้อมูลทางพันธุกรรมบางอย่างเกี่ยวกับไวรัสสามารถใช้ในตัวอย่างเพื่อตรวจสอบว่าไวรัสกำลังทวีคูณเช่นติดเชื้อหรืออาจมีเพียงไวรัสที่ไม่ได้ใช้งาน

ก่อนหน้านี้เราเก็บตัวอย่างจากผู้ป่วยโควิด -19 ชาวเยอรมันรายแรกเป็นเวลาหลายวันจากส่วนต่างๆของร่างกายตั้งแต่คอจากไอจากปัสสาวะอุจจาระและเลือด เราพบว่ามีการตรวจพบไวรัสในลำคอจำนวนมากในช่วงห้าวันแรก ผู้ป่วยหลายคนยังมีอาการเจ็บคอ เนื่องจากไวรัสเพิ่มจำนวนขึ้นในระบบทางเดินหายใจส่วนบนในระยะนี้จึงสามารถแพร่เชื้อไปยังคนอื่นได้อย่างง่ายดายผ่านละออง

ในผู้ป่วยบางรายไวรัสจะย้ายไปยังเซลล์ปอดที่อยู่ลึกกว่า จากนั้นสามารถตรวจพบไวรัสในอาการไอ แต่จำนวนลดลงอย่างมีนัยสำคัญในลำคอ ไม่กี่วันต่อมาจะพบไวรัสในอุจจาระ ในทางตรงกันข้ามกับลำคอและปอดปัจจุบันเราไม่ได้สันนิษฐานว่าโรคซาร์ส - โควี -2 จะทวีคูณอย่างรุนแรงในระบบทางเดินอาหาร

คุณจะรู้ได้อย่างไร?

ในคำแนะนำในการสร้างไวรัสมีส่วนที่เป็นส่วนประกอบของเชื้อโรคที่แตกต่างกัน: เมื่อไวรัสทวีคูณชิ้นส่วนของข้อมูลทางพันธุกรรมเดียวกันที่มีความยาวต่างกันจะถูกอ่านและสร้างบล็อคที่แตกต่างกัน สำเนาการทำงานของส่วนยีนเหล่านี้เรียกว่า RNA ย่อยของยีน

ดังนั้นเราจะพบ RNA ย่อยนี้ก็ต่อเมื่อไวรัสทวีคูณจริงๆ ในลำคอมักเกิดขึ้นภายในห้าวันแรกหลังการติดเชื้อหลังจากนั้นเราพบ RNA ย่อยในปอด เราพบ RNA ย่อยพันธุกรรมนี้น้อยมากในอุจจาระของผู้ป่วยที่ตรวจ ดังนั้นเราจึงสันนิษฐานว่า SARS-CoV-2 ไม่น่าจะติดต่อไปยังคนอื่นผ่านการปนเปื้อนของอุจจาระ

ในทางกลับกันจนถึงขณะนี้เรายังไม่พบร่องรอยของไวรัสในเลือดและปัสสาวะทั้ง RNA ย่อยหรือ RNA ปกติ มีรายงานกรณีส่วนบุคคลจากประเทศจีนเกี่ยวกับหลักฐานเชิงบวก แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีหลักฐานที่แท้จริงว่า COVID-19 สามารถติดต่อทางเลือดได้

สามารถแพร่เชื้อ SARS-CoV-2 ได้หรือไม่หากไม่สังเกตเห็นอาการของโรค?

ใช่ดูเหมือนว่าจะเกิดขึ้นกับคนจำนวนหนึ่ง ความยากคือการค้นหาคนเหล่านี้ในขณะที่พวกเขายังคงเป็นโรคติดต่อ ใครก็ตามที่ทำได้ดีไม่ควรไปหาหมอหรือเข้ารับการทดสอบ เฉพาะผู้ติดต่อของคนป่วยหรือเจ้าหน้าที่ทางการแพทย์เท่านั้นที่ทำสิ่งนี้ได้

คุณเป็นโรคติดต่อได้นานแค่ไหน?

ขึ้นอยู่กับแต่ละกรณี อาจไม่ใช่ทุกคนที่เป็นโรคติดต่อในระยะเวลาเดียวกัน ผู้ป่วยส่วนใหญ่ที่เราทดสอบมีการผลิตแอนติบอดีภายในวันที่ 14 หลังจากเริ่มมีอาการ สำหรับบางคนเริ่มหลังจากเจ็ดวันเป็นเวลาหลายวันประมาณวันที่ 10 ทันทีที่มีการสร้างแอนติบอดีต่อไวรัสการติดเชื้อจะลดลงอย่างรวดเร็ว

เป็นเพราะการผลิตแอนติบอดีนี้การติดเชื้อไวรัสรุนแรงแค่ไหน?

ปัจจัยต่าง ๆ มีบทบาทที่เราทุกคนไม่ทราบในขณะนี้ บางคนอาจมีรูปแบบของตัวรับที่ไวรัส SARS-CoV-2 ติดอยู่เพื่อเจาะเซลล์ ในบางคนไวรัสจึงสามารถโจมตีเซลล์ได้ง่ายกว่าในบางคนไวรัสก็ทำได้ยากกว่า คนอื่น ๆ เคยมีการติดเชื้อโคโรนาอื่นมาก่อนและเนื่องจากความคล้ายคลึงกันของไวรัสจึงมีการป้องกันบางอย่างหากไม่สมบูรณ์

สำหรับผู้สูบบุหรี่ที่ตามสถิติป่วยหนักมากขึ้นการศึกษาแสดงให้เห็นว่าตัวรับการจับกับไวรัสเพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกันเซลล์ปอดจะระคายเคืองอย่างถาวรจากควันบุหรี่และระบบภูมิคุ้มกันอ่อนแอลง แต่ทั้งหมดนี้ต้องได้รับการสำรวจอย่างใกล้ชิดมากขึ้น

การผลิตแอนติบอดีนี้ทำงานอย่างไร?

ก่อนอื่นแอนติบอดี IgA ที่เรียกว่าก่อตัวบนเยื่อเมือกในปากและลำคอ แอนติบอดีเหล่านี้จับกับไวรัสและป้องกันไม่ให้แพร่เชื้อไปยังเซลล์อื่น ๆ หลังจากแปดวันเราไม่สามารถแยกไวรัสในลำคอของผู้ป่วยรายแรกที่ตรวจในมิวนิกได้

หลังจากแอนติบอดี IgA ระบบภูมิคุ้มกันจะสร้างแอนติบอดี IgG พวกเขาให้การปกป้องที่ยาวนานและเช่นเดียวกับ IgA ป้องกันเซลล์เพิ่มเติมจากการถูกโจมตี แอนติบอดีตัวแปรที่สองนี้เกิดขึ้นประมาณวันที่ 10 และ 14 หลังจากเริ่มมีอาการของโรค ในกรณีของ COVID-19 แอนติบอดีอื่น ๆ ของตัวแปร IgM จะตรวจพบได้ในช่วงเวลานี้เท่านั้น ตรงกันข้ามกับการติดเชื้อไวรัสอื่น ๆ แอนติบอดี IgM ดูเหมือนจะมีบทบาทเพียงเล็กน้อยในการติดเชื้อ SARS-CoV-2

การพิสูจน์การตอบสนองของระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายนี้เป็นสิ่งสำคัญเพื่อที่จะค้นหาว่าเมื่อใดผู้ที่ได้รับการรักษาจะได้รับการคุ้มครองและไม่สามารถแพร่เชื้อไปสู่คนอื่นได้อีก ขณะนี้ขั้นตอนการทดสอบที่สอดคล้องกันกำลังได้รับการพัฒนาและทดสอบเช่นกันที่มิวนิก

ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของโคโรนาไวรัสซาร์ส -2 จากผู้ป่วย COVID-19 รายแรกที่ได้รับการวินิจฉัยในเยอรมนี

©สถาบันจุลชีววิทยาแห่ง Bundeswehr

การสร้างภูมิคุ้มกันแบบพาสซีฟโดยใช้แอนติบอดีจะมีส่วนสำคัญในการป้องกัน COVID-19 ในอนาคตหรือไม่?

การสร้างภูมิคุ้มกันแบบพาสซีฟคือการถ่ายโอนแอนติบอดีจากบุคคลที่หายแล้วไปยังอีกคนหนึ่งให้การป้องกันที่รวดเร็ว แต่ไม่ใช่การป้องกันที่ยั่งยืน จุดมุ่งหมายของการพัฒนาวัคซีนจึงต้องพัฒนาวัคซีนที่ใช้งานอยู่เสมอ การป้องกันจะคงอยู่ได้ก็ต่อเมื่อร่างกายสร้างแอนติบอดีและสามารถเปิดใช้งานใหม่จากเซลล์ความทรงจำได้ในอีกหลายปีต่อมา

แต่ต้องใช้เวลานานกว่า: นักวิจัยต้องตัดสินใจว่าจะทำงานร่วมกับส่วนใดของไวรัส คุณต้องชี้แจงคำถามเพื่อความปลอดภัย: มีคนตอบสนองมากเกินไปมีผลข้างเคียงที่ร้ายแรงที่อาจลบล้างประโยชน์ของการฉีดวัคซีนหรือไม่? นอกจากนี้ยังมีคำถามว่าวัคซีนสามารถผลิตได้ในคุณภาพและปริมาณที่เหมาะสมหรือไม่

นั่นเป็นส่วนหนึ่งของงานของคุณที่สถาบันด้วยหรือไม่?

ไม่เราจัดการกับการวินิจฉัยโรคซาร์ส - โควี -2 เป็นหลัก ปัจจุบันเราทำการทดสอบ PCR ประมาณ 200 ครั้งต่อวัน ตัวอย่างมาจากทหารเจ้าหน้าที่โรงพยาบาลนักผจญเพลิงและเจ้าหน้าที่ตำรวจในภูมิภาค เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเจ้าหน้าที่ในโรงพยาบาลที่ต้องรู้ว่าฉันติดเชื้อเฉียบพลันหรือไม่? ในอีกด้านหนึ่งเพื่อหลีกเลี่ยงการติดเชื้อผู้ป่วยและในทางกลับกันเพื่อหลีกเลี่ยงการเข้าสู่การกักกันโดยไม่จำเป็นและไม่อยู่เป็นเวลาสองสัปดาห์

ทำไม Bundeswehr ถึงเกี่ยวข้องกับโรคไวรัส?

ในนามของกองทัพเยอรมันสถาบันของเราเกี่ยวข้องกับโรคอุบัติใหม่ที่เป็นอันตรายทั่วโลกและทำการวิจัยและพัฒนาทางเลือกในการวินิจฉัยและการรักษาที่เหมาะสม จุดมุ่งหมายคือเพื่อระบุเชื้อโรคอย่างรวดเร็วเช่นไข้อีโบลาหรือลาสซาที่ทหารของเราอาจล้มป่วยด้วยตัวอย่างเช่นเมื่อถูกนำไปใช้ในต่างประเทศนั่นคือเหตุผลที่เราเตรียมพร้อมสำหรับเชื้อโรคมากมาย

บุคลากรจากสถาบันของเรายังเป็นส่วนหนึ่งของหนึ่งในทีมต่างชาติกลุ่มแรกที่เกี่ยวข้องกับการระบาดของโรคอีโบลาในปี 2014 ในแอฟริกาตะวันตก มีอะไรใหม่เกี่ยวกับสถานการณ์ปัจจุบันสำหรับเราคือไม่ใช่เราที่เดินทางไปสู่การระบาดของโรค แต่คราวนี้การระบาดของโรคกำลังแพร่กระจายไปที่ประตูหน้าบ้านของเราเอง